TSN – НАСТАВ ЧАС ВІДЧУТИ ВПЛИВ IIOT

14.08.2018

TSN – НАСТАВ ЧАС ВІДЧУТИ ВПЛИВ IIOT

Технології TSN та Kontron надають перевагу розробникам

Промисловий інтернет речей (IIoT) – одна з найскладніших прикладних сфер проектування. Створення наступного покоління інтелектуальних промислових систем вимагає від розробників управління потребами клієнтів, керівництва і ринку, не тільки відносно ціни, але також продуктивності й функціональності. Разом з тим, для забезпечення низької латентності й більшої функціональності користувачів сервери все частіше повинні знаходитися близько до заводського приміщення, а не бути віддаленими.

Тут впроваджені вбудовані обчислювальні рішення, засновані на стандартах SMARC ™ (Smart Mobility Architecture) та COM Express. У поєднанні з технологіями Edge і Fog, вони дозволяють розробникам мати значно більшу обчислювальну потужність і масштабність, а також гнучкість в управлінні, обчисленні та можливість підключення декількох додатків.

У перспективі існує ще одна захоплююча технологія, яка, безумовно, має враховуватися при розробці додатків IIoT наступного покоління. Тимчасова чутлива мережа (TSN) почала свою роботу в 2012 році як робоча група IEEE 802.1. TSN визначає спосіб створення мереж, що забезпечують низьку латентність передачі та високу доступність всіх її учасників. Це розширення Ethernet 2-го призначене для того, щоб зробити мережі на основі Ethernet більш детермінованими, хоча спочатку призначалося для потокової передачі аудіо та відео в реальному часі. Однак, воно також надзвичайно ефективне при створенні мереж в новій сфері IIoT і швидко трансформується в основну технологію підключення різних систем управління в режимі реального часу.

Три вагомі причини, за якими TSN варто розглянути ближче:

Синхронізація часу

Всі пристрої, які беруть участь в обміні, повинні мати спільне розуміння часу. Використання для цього внутрішнього годинника може бути дорогим. Тимчасова синхронізація IEEE 1588 усуває необхідність в додаткових годинниках або сигналах, оскільки інформація про час поширюється по всій мережі за допомогою протоколу.

Планування та формування трафіку

Всі пристрої повинні дотримуватися одних і тих же правил при обробці та пересилання пакетів зв’язку. Дана концепція на ринку телекомунікацій надає для різних класів трафіку різні фрагменти, які дозволяють видавати пакет послуг певного класу або пріоритету.

Пропускна здатність й дотримання часових інтервалів

За допомогою цієї конкретної функції Ви можете бути впевнені, що всі пристрої при резервуванні підкоряються одним правилам: смуги пропускання і тимчасові інтервали використовують більш ніж один одночасний прохід для забезпечення стійкості до відмови.

Разом ці ключові функції TSN призводять до того, що всі учасники спілкуються в одному й тому ж рівні часу з досить високою доступністю в мережі та мінімальною затримкою передачі.

Отже, навіщо нам потрібна TSN?

Згідно з останніми дослідженнями Markets and Markets, до 2024 року очікується, що ринок мережевих технологій часу складе 606,0 млн. доларів США. З них CAGR складе 53,8%, з огляду на те, що він буде комерціалізований до 2019 року.

Дослідження розглянуло ринок TSN на основі додатку, сегментированного в промислову автоматизацію, автомобільну енергетику, а також транспортну, нафтогазову, аерокосмічну енергетики та інші сфери. Було встановлено, що однією з причин зростання впроваджуваних технологій TSN є зростання виробництва й додатків IIoT.

Вважається, що TSN розглядається багатьма галузями як значний прорив для IIoT. Він забезпечує єдину, надійну мережу Ethernet, здатну на вимогу масштабуватися з більш високою пропускною здатністю із детермінізмом.

Очевидно, що зростаючий інтерес до TSN пояснюється його високим значенням в рішенні питань затримки, синхронізації, відповідності, доступності і QoS. У системах управління, впроваджених на сучасних виробничих лініях, неприйнятні навіть рідкісні затримки. Але виробничі системи зазвичай впроваджуються з використанням нестандартної мережевої інфраструктури. А це значно ускладнює доступ до пристроїв та їх даних, створює бар’єр для впровадження промислового рішення IoT, яке повинно мати можливість споживати дані в будь-якій точці всієї інфраструктури.

Які переваги?

TSN – це не тільки відмінна технологія для нових установок та збірок (greenfield), вона також може використовуватися для розширення існуючих установок; забезпечувати можливості реального часу на 2-му рівні фабрики (туманні обчислення в режимі реального часу); дозволяти екстенсіонально використовувати існуючі реалізації польової шини (brownfield).

Тепер стало можливо архівувати розподілені системи, які в значній мірі усувають невизначеність джиттера мережевого трафіку, дозволяючи системам реального часу масштабуватися за межі одного пристрою. І оскільки, TSN являє собою набір відкритих стандартів, все більше й більше апаратних засобів стають сумісними з TSN, а готові рішення – доступними для створення надійних рішень IIoT.

TSN, як система управління в реальному часі та синхронізація високопродуктивних машин в мережі Ethernet, підтримує сумісність та інтеграцію з декількома постачальниками. Це дозволяє застосовувати критично важливі програми управління, необхідні для галузі робототехніки, систем приводу і зору, а також для підключення до IIoT. Такий рівень універсального зв’язку дозволить клієнтам і постачальникам легко отримати доступ до даних для виконання профілактичних процедур обслуговування й оптимізації відповідних типів систем.

Ethernet з TSN проти Ethernet

Ethernet з TSN додає до існуючих механізмів Ethernet якість обслуговування (QoS) (включаючи резервування смуги пропускання), синхронізацію, низькі затримки та надмірність. Він також додає детермінізм і надійність, що означає, що різні класи трафіку можуть надійно ділити один провід. І оскільки, масштабується він за швидкістю передачі, то однаково добре працює зі швидкістю як 100 Мбіт/с, так і 1 Гбіт/с.

На практиці застосування повідомляють про свої вимоги до зв’язку в мережі й потім гарантують з мережі QoS, яке запитується. В потоках виконуються різні сполуки, які отримують захист смуги пропускання завдяки розподілу ресурсів в пам’яті комутаторів Ethernet. Кожен з цих потоків існує в режимі реального часу, що дозволяє одночасно запускати кілька протоколів реального часу в одній мережі. На базі Ethernet в реальному часі підтримується тільки один протокол.

Настав час рухатися вперед!

TSN разом з Kontron використовують свої численні переваги для поліпшення майбутнього тих, хто знаходиться на самому краю промислових рішень IoT.

Kontron пропонує мережеву карту на базі PCI Express для впровадження будь-якої комп’ютерної системи в мережу TSN. До кінця цього року у Kontron з’явиться модуль SMARC з низьким енергоспоживанням та вбудованою сумісністю TSN з Ethernet. Це буде більш економічно вигідним, ніж існуючі спеціалізовані рішення на ринку.

Без сумніву, TSN – це майбутнє промислової автоматизації. З Kontron Ви завжди можете бути впевнені в розробці та розвитку промислових рішень майбутнього.

Більше інформації про наш стартовий комплект TSN дізнавайтеся тут
Для отримання додаткової інформації про асортимент комп’ютерів Kontron на модулях відвідайте наш сайт.

Статьи

10.10.2018

Мільйони виробників насправді стикаються зі страхом банкрутства, в разі того, якщо вони не проведуть цифрові перетворення, але, на жаль, це не так просто. Якщо (читать далее)

01.10.2018

У доступному для огляду майбутньому польові шини не зникнуть з промислової автоматизації, однак стандарт Ethernet для швидкісних мереж (TSN) спільно з незалежним стандартом сумісності (читать далее)